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東海大学理学部物理学科素粒子理論・安江研究室  

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2015ノーベル物理学賞 ニュートリノ振動
1998年より現在まで「ニュートリノ振動」の理論的解析を行っています。現在の理論的興味は、ニュートリノの性質によって、初期宇宙に大量にあった反物質の消滅が可能かどうかの研究を行っています。数学の言葉では、複素数が関係し(観測できるので実数の)ニュートリノ質量が複素数から生成される場合に可能になります。
研究
「物は何でできているか?」という問いに答えるための研究を行っています。宇宙の初めは高温・高圧の火の玉(ビッグバン)からである−という説に基づくと、すべての物質は"溶けて"しまいます。それでも、溶けずに"ツブツブ"で残る「基本構成子(素粒子)」が残り、それらが集まって宇宙から我々までを形成していると考えられます。現在のところ、6種類のクォーク(それぞれ3つ子)と6種類のレプトン(電子の仲間)およびそれらを集めて陽子や水素原子等をつくる"のり"の役割をするボゾン(光の仲間)がわかっています。また、最新の宇宙望遠鏡の観測結果から、「私たちの宇宙には、未知の素粒子があるはずだ」という強力な示唆がなされています。そこで、どんな新しい「素粒子」が考えられるのか?とか、また、これら素粒子も実は、さらなる基本構成子からできているかもしれない? とか予想して、いろいろ「シナリオ」をつくって、その理論的整合性を調べています。特に、現在性質の良くわかっていないニュートリノ(Neutrino)という素粒子の振る舞いを重点的に調べています。また、宇宙は、素粒子に代表される「物質」で作られていますが、実は「反物質」の(反)素粒子は人工的に作ることができ、ビッグバンのころには反物質も同じように宇宙にあったと考えられています。ところで、物質と反物質は出会うと瞬時に消滅してしまいます。そこで、「何故、我々の宇宙にあった反物質は無くなってしまったか?」という疑問 (粒子・反粒子非対称性)に答えるために、ニュートリノの性質を利用した研究を行っています。

紹介資料

高エネルギー物理学の素粒子物理学を用いて、「とっても大きな宇宙」から「とっても小さな原子・原子核・陽子・中性子」等のすべての物質を形作る基本粒子の属性を調べて 、宇宙での物質の起源を探っています。それら基本粒子は互いに(相互)作用することで、物質を形成しています が、そのような相互作用の種類や幾つかの相互作用を統一的に扱う手法も合せて調べています。

当研究室では、現在、

  • 宇宙の物質生成の解明
  • ニュートリノ振動の理論的解明
  • 超対称性理論の強結合領域での物理の解明
の3つのテーマで研究をしています。 これらを学習したり研究をはじめるために必要とする推奨履修科目の例をあげておきます。
最近の研究成果2010−2018
ニュートリノの性質の解明:これまでの研究で、素粒子のレプトン(軽粒子族:電子と電子ニュートリノの仲間)の相互作用に未知な対称性として「ミュー・タウ置換対称性」の存在を提唱しています。とくに「粒子・反粒子非対称性」のもとになるCPの破れでは、ニュートリノ理論で質量が複素数になることがしられているが、とくに「最大粒子・反粒子非対称性」を生成するため一般的な複素質量の特徴を解析し、「一般解」として発表しています。この複素質量のニュートリノがもつ「拡張されたミュー・タウ置換対称性」を発見し。ニュートリノの持つ重要な性質として提唱しています。このニュートリノの持つ「最大粒子・反粒子非対称性」を軸にして「宇宙の物質生成の解明」に向け現在新たな研究プロジェクトを立ち上げています。

強結合超対称性理論の性質の解明:宇宙が冷えてくると素粒子が結合して複雑な物質を生成していきます。そのときの、結合する力は非常に強力で、従来の(摂動に基づく)手法では、この強結合理論の性質を調べることがなかなかできません。超対称性をそなえた強結合理論では「複素多様体」の強力な数学手法が適用でき、かなり詳しい解析fが行えます。これを使って、強結合超対称性理論では、最初に宇宙に存在した「対称性」が宇宙の冷却と共に自発的に破れることを導き、強結合超対称性理論の重要な性質として提唱しています。この性質を、まったく別個な「超弦理論の行列模型から導く」ことを目指して、研究を続けています。

論文作成用ツールTeX
論文の作成にTeXを使用します。ウィンドウズ上でTeXの統合環境を提供するツール:Visual Windows for TeXを開発しています。W32TeXをダウンロードしてインストール。Visual Windows for TeXの環境を構築します。
宇宙の物質生成の解明
ビッグバン宇宙論によると、宇宙生成時には物質と反物質は同量あったと思われています。その物質は、素粒子と呼ばれる粒子(電子など)と反物質としての反素粒子(陽電子など)です。素粒子理論では、物質と反物質を 入れ替える変換(CP変換)が存在し、素粒子と反素粒子が同量あるとCP変換後の仮想的宇宙は、変換前の宇宙とまったく同じになります。このことをCP変換による不変性といいます。ところが、現在の宇宙は、物質(素粒子)のみで作られているので、現在の宇宙にCP変換をすると、反物質(反素粒子)のみで作られている宇宙になり、変換前の宇宙とは違っています。したがって、CP変換不変性は成立していません。正しい物理学は現在の宇宙の状態を記述するので、正しい物理の理論では、「CP変換不変性は成立しない」はずです。そこで、もともとある「CP変換不変性のある素粒子理論」に「CP変換不変性を破る種」をいれることになります。これは、たとえば、実数の電荷を「複素数」にすることで導入できます。実際には、電荷ではなく、それを拡張した「電荷もどき」を複素数にします。その結果、反物質が消去され物質のみの宇宙を導くことができることがわかります。ところで、「CP変換不変性を破る種」としてどのようなものを採用したらよいかについては諸説ありまだよくわかっていません。当研究室では、「ニュートリノが質量を持つこと」を利用して「物質生成」ができないかを研究しています。
ニュートリノ振動の理論的解明
平成12・13年度特定領域研究(A):研究領域「ニュートリノ」(終了)

平成12・13年度の科学研究補助金:特定領域研究A「ニュートリノ振動とその起源の解明」の交付を受けニュートリノの性質を解明する研究を行っていま した。研究課題は です。ニュートリノが質量をもつことは、神岡の実験グループ(Kamiokande)


壁一面の光電子倍増管

により世界で最初に確認されています。当学部では、西島研究室がこの実験グループに参加しています。
超対称性理論の強結合領域での物理の解明
平成13ー18年度特定領域研究:研究領域「超弦理論と場の理論のダイナミクス」 平成13−18年度の科学研究補助金:特定領域研究B「超弦理論と場の理論のダイナミクス」の交付を受け超対称的ゲージ理論の非摂動ダイナミックスの様相を解明する研究を行いま した。研究課題は です。
キーワード
  • 高エネルギー理論物理学
  • 標準電弱ゲージ理論を越えた模型
  • クォーク・レプトンの現象論
  • クォーク・レプトンの複合性
  • クォーク・レプトンの質量の起源
  • 強結合超対称的ゲージ理論
  • 対称性の破れの機構
  • ニュートリノの質量生成機構
  • ニュートリノによる物質生成とCPの破れ

プログラミングツール

無料の開発ツールが揃っています:
C/C++
  • Borland C++ Compiler 5.5
    • Borland C++ Compiler 5.5(BCC)は、ボーランドの C++ 開発ツールの核となるコンパイラ技術です。Borland C++ Compiler 5.5 は、非常に高速な 32 ビットの最適化コンパイラです。また、RTL や STL、C++ テンプレートのサポートを含む最新の ANSI/ISO C++ に準拠しています。Borland C++ Compiler 5.5 の無償ダウンロードによって、この技術を自由に体験していただけます。
  • Visual Windows for BC++
    • Borland C++ Compiler 5.5をウィンドウズ上から利用する統合開発環境。現在、フリーウエアとして提供中。
    • マイクロソフトのVisual C++のワークスペースファイル(例:home.vxproj/home.vcxproj)やソリューションファイル(例:home.sln)を読み込みVisual Windows for BC++での学習が可能です。
  • Visual Studio 2013 Express for Windows Desktop
    • Visual Studio Express for Windows Desktop では、XAML デザイナー、生産性の高い IDE、C#、Visual Basic、C++ などのさまざまなプログラミング言語によって、Windows を最大限に活用できます。 Windows Presentation Foundation (WPF)、Windows フォーム、Win32 のいずれかを選択し、アプリケーションやスキルに応じて適切なテクノロジを使って Windows デスクトップをターゲットにすることができます。
Java
  • Borland JBuilder
    • JBuilder Personalは、最新のJavaプラットフォームに対応した個人・教育用途として利用可能なビジュアル開発環境です。Windows、Linux、Solarisの3つのプラットフォームをサポートしており、自由に選択することができます。また、多機能なエディタ、ビジュアルデザイナ、ビジュアルデバッガが統合されており、Javaの学習を容易なものにしています。
  • Visual Studio Express 2013 for Window Desktop
    • Visual Studio Express for Windows Desktop では、XAML デザイナー、生産性の高い IDE、C#、Visual Basic、C++ などのさまざまなプログラミング言語によって、Windows を最大限に活用できます。 Windows Presentation Foundation (WPF)、Windows フォーム、Win32 のいずれかを選択し、アプリケーションやスキルに応じて適切なテクノロジを使って Windows デスクトップをターゲットにすることができます。
C#
  • SharpDevelop (#develop)
    • 日本語表示 (手動設定)に対応したフリーのMicrosoft .NET統合開発環境。「.NET Framework SDK」と組み合わせることで、無料で.NETアプリケーションを開発できる。「C#」と「Visual Basic .NET」のプログラム言語に対応しており、ソースの記述からビルド、デバッグまでを一貫して行える。また、HTML、XML、JavaScript、PHPなど多様な言語の色分け表示機能もあり、これらの言語を用いたソースも記述可能。オープンソースで開発が進められている海外製のソフト
  • Microsoft.NET Framework日本語版
    • Microsoft .NET Framework は、.Web アプリケーション、スマート クライアント アプリケーション、および XML Web サービス?を含む、あらゆる種類のアプリケーションを構築および実行できます。XML Web サービス?は、XML、SOAP、HTTP などの標準化されたプラットフォームに依存しないプロトコルを通じてネットワーク上でデータと機能を共有することにより、統合を促進するコンポーネントとなります。
    • Microsoft .NET Framework SDK 日本語版には、再頒布可能なパッケージを含め、.NETのためアプリケーションを実行するために必要な ASP.NET、共通言語ランタイム、クラス ライブラリなどが含まれています。さらに SDK にはドキュメント、サンプル、ツール、コマンドライン コンパイラなど、.NET アプリケーションの記述、ビルド、テストに必要な全てが含まれています。
  • Visual Studio 2013 Express for Windows Desktop
    • Visual Studio Express for Windows Desktop では、XAML デザイナー、生産性の高い IDE、C#、Visual Basic、C++ などのさまざまなプログラミング言語によって、Windows を最大限に活用できます。 Windows Presentation Foundation (WPF)、Windows フォーム、Win32 のいずれかを選択し、アプリケーションやスキルに応じて適切なテクノロジを使って Windows デスクトップをターゲットにすることができます。
Web
  • Visual Studio 2013 Express for Web
    • Visual Studio Express for Web には、ASP.NET を使用して、標準ベースの応答性の高い Web サイト、Web API、またはリアルタイム オンライン エクスペリエンスを作成するためのツールが含まれています。 IDE から直接 Microsoft Azure に Web アプリケーションを発行できます。 接続されたデバイスで利用される Web サービスを作成します。
すべての機能を備えた統合開発環境(IDE)
  • Visual Studio Community 2013
    • Visual Studio Communityは、学生や個人開発者のためにデザインされた無料のVisual Studioです。組織で利用する場合であっても、教育目的やオープンソースへの貢献が目的であればユーザー数に制限はありません。また、非営利組織や中小企業(PC250台以下または年商100万米ドル以下)でも5ユーザーまで無償で利用できます。有料アプリの開発も可能です。
    • 同じく無償で提供されているVisual Studio Expressと比べたときの一番の違いは、Visual Studio Professional相当の機能を備える点です。Visual Studio拡張機能の利用が可能で、Visual Studio Expressのように開発ターゲット(デスクトップ、ストアアプリ、Webアプリ)によってエディションが分かれておらず、使い分けの必要がありません。また、C++/C#/VBだけでなく、初期状態で“F#”や“Python”、“TypeScript”がサポートされています。
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カウンター (2003年5月15日〜)

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最終更新日: 2018年07月23日
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